哈维《心血运动论》的产生及对近代生理学的影响

哈维《 心血运动论》产生的历史背景。

哈维, 1578 年出生于英国一个经商世家。殷实宽裕的家境, 让幼年的哈维获得了良好的教育。此时, 发源于意大利 的文艺复兴早已扩展到英国, 并蓬勃发展。 这场新兴资产阶 级思想文化的革命, 给长期沉寂的英国社会带来了一股清新 的空气。它冲击了教会的神权统治, 极大地解放了人们的思 想, 也为近代教育和实验科学的发展开辟了广阔的道路。 哈维在这种浓郁的氛围中, 也受到了人文主义思想的熏陶和影 响、视野更广。由于他的聪明和勤勉善学, 顺利通过了剑桥 大学和意大利帕多瓦大学的学习, 获医学博士学位。在帕多 瓦大学留学期间, 哈维如饥似渴地阅读了大量的医学专著。 哈维的医学导师十分注重科学实验研究。他向学生强调说:“ 惟有在科学实验中才会有所发现, 实践方能出真知。”要求学生亲自参与解剖动物的实验, 给哈维的教益匪浅, 为尔后 他发现血液循环奠定了思想基础。

哈维前辈或同时代人的几项重要发现也为哈维发现血液循环奠定了坚实的科学基础, 如:维萨留斯( A.V esnlus, 1514~ 1564 年) 在《 人体结构论》一书中对心脏中膈作了非常 明确的说明:“中膈像心脏的其他部分 一样厚密而结实,因 此, 我看不出即使是最微小的颗粒怎么能够从右心室通过它 而转送到左心室来”。 塞尔维特( M .Servetus,1511 ~ 1553 年) 是最早提出肺循环理论的人。“ 在《 论基督教的复兴》一书中, 他已发现肺动脉很粗大, 这使他否定了盖仑的血 从心脏排到肺里, 仅仅是为了向肺提供营养的说法。 塞尔维特提出血液流到肺里是为了“通风”, 也是为了排泄废物”。( 3) R.哥伦布( R.Columbus , 1516 ~ 1559 年) 在经过大量临床 观察、解剖和动物实验的基础上, 阐明了小循环( 即肺循环) 的观点。法布里修斯在 1603 年出版的《 论静脉中的瓣膜》一书中, 完整地描述了静脉瓣膜的结构、位置和分布。他采用水力学原理进行类比, 从而激发了用机械论观点来解释 循环系统的进程。他用绷带扎住手臂, 沿静脉所经之处会出现突起的小瘤, 正好与解剖的静脉瓣膜位置相对应。 通过实验, 这些瓣膜防止了血液从心脏倒流回周围血管中。 但也只是把瓣膜比作调节贮水池容量的闸门而不是调节流向的阀门。他描述为“ 形成这些静脉瓣膜的原因, 是为了使身体的任何部位都能以奇妙的比例分配到某一恰当数量的血液, 以维持身体几个主要部位的营养”。循环理论, 并进一步证明心脏肌肉收缩是血液循环的机械原因, 而不是盖仑所谓的灵气冲击下血液的自我推动。 这样, 就彻底打破了统治西方医学界长达 1 500 年之久的“盖仑血 液潮汐理论”。 哈维的这一发现, 对当时的解剖学、心理学以及整个生物学, 甚至广大知识界都有很大影响, 使传统观念 受到了致命的打击, 正如哥白尼的太阳中心说给天文学中的 传统观念以致命一击。 血液循环理论开拓了一个新方向, 沿 此方向人们又进行了无数次的研究, 并取得了医学研究领域 的重大突破。

哈维在前辈或同时代人研究的基础上继续钻研, 同时受太阳系循环运动论的启发, 设想“ 通过血液循环运动在人体内进行, 这是完全有可能的。”于是, 哈维对动物体作了更进 一步的观察和实验, 得出下列事实:(1) 心脏及静脉中瓣膜的 解剖特点只允许血液向一个方向流动;(2) 结扎动脉, 则近心 端膨胀;结扎静脉, 则远心端膨胀。 可见动脉血液流出心脏 而静脉血液则流回心脏;(3) 心脏收缩时容积变小, 而同时动 脉管则变粗, 如割断动脉管, 则心脏每收缩一 次即有血液从 割断血管的心脏端射出;(4) 心脏活动 一次,也射出血液 一 次, 假如它不从静脉经常接受血液, 这是不可能的。 为了证 明这个论点, 哈维做过一个计算:如果人的心脏每次跳动可 输出 2~ 3 英两血液, 每分钟跳 65 次, 那么, 每小时就有 600 磅血液从主动脉流到身体各部分。 这个数字约是最魁伟人 体重的 3 倍, 这样大量的血液, 不可能在静脉末端, 由消化的 食物产生, 而又在动脉末端被破坏掉。 因此可以肯定是一 定 数量的血液在体内不断循环, 即血液从左心室经主动脉流到 全身, 并经静脉回到右心房, 通过右心室经肺循环, 再从左心房进入左心室, 完成这个循环。

此外, 哈维还提出另外三条理由证明他的假说 :(1) 生理学证据:血液需要循环运动。 血液把热和元气带到身体各 部, 使各部温暖和具有生命;身体各部消耗了热和元气后, 又 需要血液回到心脏得到热和元气的进一 步供应;(2) 临床证 据:接触传染、中毒, 被蛇和疯狗咬伤后, 其共同点是由于身体一小部分病变而影响全身系统, 这就是由于病变那一部分的毒素通过回心血到达心脏, 然后又从心脏污染整个身体。外敷药物的作用也是通过静脉吸收入体内, 然后随血液循环 到达全身;(3) 形态学证明:如心脏瓣膜的形态、类似动脉的静脉( 即肺动脉) 具有动脉的结构、类似静脉的动脉( 肺静脉) 具有静脉的结构等, 均表明血液的循环运动 。

从1619年哈维提出血液循环假说到 1628 年正式发表《心血运动论》, 其间他用了9年时间通过大量的实验来检验他这个假说。 哈维在这本《动物心血运动的研究一书中, 提 出了“ 血液在人的全身沿一条闭合路线作循环运动”的血液。

2.哈维《 心血运动论》对近代生理学的影响

2.1针对不同问题选择合适方法, 将复杂系统还原为机械力学解释

哈维把人们兴趣专注的血液和心脏系统从整个身体上 分出来考虑, 这一系统由动脉、静脉、心脏及有关结构共同形成。哈维一方面充分利用以往的解剖学和生理学知识, 另一方面, 运用 16 世纪盛行的机械力学成果, 引入了第一个有关 生理运动过程的机械模型, 成功地实现了对血液循环的机械 论解释, 迈出了将生物学研究推广到机械论的重要的一步。其研究方法具有典型的现代特征。 哈维把机械论的模式应用于基本上是一个机械学的问题上, 所以他才有可能成功。 他同时代的一些人也试图把机械论原则应用于消化系统、生 殖系统、神经功能的解决上, 由于这些方面基本上不是一个机械学的问题, 这些尝试都没有成功。 可见针对不同的问题 选择合适的方法也是哈维成功的原因之一。

2.2重视科学实验, 尊重科学事实

当科学的实验方法通过伽俐略、开普勒等人的工作在力学、天文学中作为一种获取知识的基本手段建立起来后, 对 观察实验和经验事实的重视, 已构成 16 世纪科学一个重要的思想特征。作为培根和伽俐略同时代人 , 哈维首先确立了科学研究中的实验精神, 在他看来,“ 再也没有什么证据比人 的感觉和观察更有说服力”,“ 没有什么教条可以超越所观察到的事实, 没有一种旧传统可以窒息 自然研究, 因为没有什 么会比自然本身更古老更具有权威”。

因此, 学问不在教条中, 而在精巧的大自然中。这种把 仔细的观察和完善的实验所获得的知识看得高于一切的近 代实验精神 , 使哈维摆正了经验与理性的关系, 也使他区别于以往所有的旧生理学家, 成为第一位具有现代科学实验精 神的生理学家。正因为哈维始终坚持科学理论的建立, 必须去除脑中已有的错误, 而不能求助于任何在实验结果和解剖事实以外的知识和概念, 科学事实的获取只有通过仔细的观 察和精确的实验途径, 这类事实才具有确定性, 才具有科学 价值, 这一“实验乃是确定性之母”的思想无疑成为哈维修正 盖仑的错误, 洞悉血液循环本质的理论先导。

2.3 定量计算的运用

在哈维发现血液循环的过程中, 最引人注目的是生理学 上巧妙地将定量方法与循环的理论验证结合起来。 他从逻 辑上揭示了血液循环的机械运动机制, 从量的方面( 如前所 述) 肯定了他的结论。 定量计算的运用, 成为血液循环理论 建立过程中最后一个关键性的重要环节, 从而也使得哈维的工作更充分地显示了现代科学研究的色彩。 从此, 定量化构成生理学发展的一个重要方向。生理学不再迷信于权威, 迷信于不可推测的证明, 开始了真正意义上对动物与人的结 构、功能的科学研究。

2.4 类比的合理运用

类比是通向新概念之路。在哈维以前, 医生常常把心脏和风箱作类比。而哈维发现心脏根本不像风箱, 而是可以与水泵相类比。通过这种类比, 他得出了关于心脏性质和功 能的新概念, 而这个新概念在血液循环的发现中起着关键的 作用。( 1) 这个类比体现了哈维自己对心脏运动新观察的结 果:心脏的主动运动不是舒张而是收缩。 正如水泵把水排往 水管一样, 心脏在收缩时把血排入主动脉。如果心缩是被动的, 并且心脏和动脉同时收缩和舒张, 就不可能如此;(2) 这个类比对心脏的性质和功能提出了新的理解, 即心脏不是呼吸器官, 而是输送血液的器官, 正如水泵输送水 一样;(3) 这个类比为哈维达到循环结论准备了阶梯。 如果心脏犹如水 泵一样是运送血液的器官, 那就必定有来处和去处。当时, 人们已经知道心脏血液来 自腔静脉, 流至右心室, 然后通过 肺动脉流至肺。 问题是心室的血液从哪里来? 血液不可能 从主动脉来, 并且心间隔的孔已证明并不存在, 因此血液只 可能来自肺静脉和肺。 哈维还使用了另外两个类比:周身循 环与肺循环之间的类比, 以及人体运动与天体运动之间的类比。可见类比是一种助发现的手段。作为一种助发现手段, 类比使我们到达新的知识层次。

哈维血液循环理论的创立, 奠定了近代生理学的基础, 使 之发展成为一门科学, 作为近代生理学先驱, 哈维在近代科学 史上具有重要的影响和作用。正如科恩认为:“哈维对生物学 和医学的生理学基础所带来的根本变革体现在三个方面, 一 是把实验和仔细的直接观察作为发展生物学和建立生命科学 知识的手段稳固地确立了下来, 这是最伟大的意义。 二是定量推导的引进, 并以此作为把握生命进程的基础。三是血液环的发现十分简单地使生理学思想革命化了”。